2023年2月电工技术学报Vol.38No.3第38卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211312磁保持继电器多物理场耦合模型设计与触头弹跳影响因素分析鲍光海1,2王金鹏1王毅龙1（1.福州大学电气工程与自动化学院福州3501082.福建省新能源发电与电能变换重点实验室福州350108）摘要触头弹跳引起的触点磨损和触点粘接等故障对继电器电寿命有重要影响。考虑磁保持继电器在簧片弹性形变和触头碰撞的相互作用下触头复杂的弹跳情况，将模型定义为刚体的处理方法不能还原柔性体簧片的实际运动状态。通过AnsysLS-DYNA，基于运动方程、材料本构方程和边界条件建立继电器动力学数学模型。通过AnsysMaxwell，基于麦克斯韦方程组建立继电器电磁学模型。通过Matlab交换不同物理场模型数据，实现相同时间域内两种模型多物理场的耦合计算和数据交互。通过与实验数据对比验证了仿真模型的准确性。在仿真基础上，探究静簧片弹性模量、铁心线圈电压和常闭静簧片预压力对触头弹跳的影响。证明了通过三维瞬态多物理场耦合仿真能够真实地还原继电器产品的工作状态，缩短产品的开发设计周期。关键词：磁保持继电器动态特性AnsysLS-DYNA触头弹跳中图分类号：TM581.30引言继电器作为一种电控开关器件，广泛应用在生产生活的各个领域，其性能影响用电设备的可靠性与稳定性。触头的接触情况对继电器的稳定性具有重要的影响[1]，可能导致触点电气磨损和触点熔焊等故障[2]。继电器触头弹跳主要来自于触头碰撞和簧片振动。张高延等[3]根据梁弯曲理论得到簧片的振动特性，在产品设计中避免簧片发生共振。李亚峰等[4]提出了触头弹跳分段振动微分方程并通过仿真得到验证。JiangLi等[5]通过粒子群优化算法和遗传算法相结合的方式得出继电器结构参数的最优解，以减少碰撞和降低成本。为了保证继电器的可靠动作，一些学者不改变继电器的结构参数，从电器控制的角度来抑制弹跳。吴敬轩等[6]基于无模型自适应控制方法，通过电器在线数据实时优化电磁机构控制策略来抑制弹跳。除此之外，随着计算机软件的不断发展，通过三维动态仿真技术研究继电器弹跳的影响因素可以有效地提升产品设计质量和效率，具有重要的实际应用价值。李兴文等[7]借助Ansys建立三维有限元电磁模型，通过插值查表获取各个时刻电磁吸力，再对ADAMS进行二次开发，实现电路、电磁场和机械运动方程的耦合求解[8-10]。林抒毅、何晓燕等[11-12]在电磁学模型的处理上采取同样...
